夏天,韓海霞,馮偉,方麗君,付霞
(1.應城市人民醫(yī)院急診科,湖北應城 432400;2.武漢市第六醫(yī)院江漢大學附屬醫(yī)院急診科,湖北武漢 430015)
胰腺癌,是最常見的惡性腫瘤之一,由于缺乏早期診斷和治療方案,其發(fā)病率大致接近死亡率[1]。近年來胰腺癌的發(fā)病率逐漸增加,主要是由于肥胖、吸煙、酗酒、既往慢性胰腺炎和既往腹部放療的增加所致[2]。因胰腺癌具有高侵襲和轉移性,大約80%的胰腺癌患者被診斷為不可切除的形式[3]。胰腺癌轉移常常發(fā)生于腫瘤的早期階段,即使是表面上腫瘤可切除的胰腺癌患者,也往往不能通過手術治愈,因為在手術之前,顯微鏡下便可觀察到癌癥已經(jīng)全身擴散[4]。目前,對不能手術治療的患者仍然局限于化療、放療或兩者兼用[5]。因此,迫切需要更全面、有效的治療策略。重樓為百合科植物云南重樓Paris polyphyllaSmith var.yunnanensis(Franch.)Hand.-Mazz.或七葉一枝花Paris polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara的干燥根莖;味苦,性寒,有小毒;入心、肝經(jīng);具有清熱解毒、消腫止痛、涼肝定驚的功效,用于疔腫癰腫、咽喉腫痛、毒蛇咬傷等病癥。重樓皂苷Ⅶ是提取自中藥重樓的一種甾體皂苷,可抑制癌細胞增殖、癌細胞周期停滯和調(diào)節(jié)癌細胞耐藥性,已被證明具有很強的抗癌活性,涉及肝癌HepG2細胞、宮頸癌Hela細胞、乳腺癌MCF-7細胞和結直腸癌HT-29細胞等[6-9]。為進一步觀察重樓皂苷Ⅶ對胰腺癌的抗癌作用,本研究探討了重樓皂苷Ⅶ對裸鼠胰腺癌移植瘤生長的影響及其機制,以期為其臨床治療胰腺癌提供依據(jù),現(xiàn)將研究結果報道如下。
1.1 動物50只4~6周齡雄性Balb/c裸鼠,體質量為(16±2)g,無特定病原體(specific-pathogen free,SPF)級別,購自北京維通利華實驗動物技術有限公司,許可證號:SCXK(京)2016-0008,于河南省實驗動物中心SPF級別動物飼養(yǎng)房飼養(yǎng),實驗單位使用許可證編號:SYXK(豫)2016-0002。
1.2 藥物、試劑與儀器重樓皂苷Ⅶ(批號:111593-201604;化學式:C51H82O21;分子量:1031.18;純度≥94.0%)購自中國食品藥品檢定研究院;5-氟尿嘧啶(批號:B25419)購自上海源葉生物科技有限公司。末端脫氧核苷酸轉移酶介導的d UTP缺口末端標記(TUNEL)細胞凋亡檢測試劑盒、二喹啉甲酸(BCA)蛋白濃度測定試劑盒購自上海碧云天生物技術研究所;Caspase-3、Bax、Bcl-2蛋白、GAPDH等抗體購自英國Abcam公司。游標卡尺購自南京智睿生物科技有限公司;Ti2熒光顯微鏡購自日本尼康株式會社。
1.3 動物模型建立[10]、分組與給藥將人胰腺癌細胞系AsPC-1[購自美國模式培養(yǎng)物保藏所(ATCC)]皮下注射裸鼠,構建異種移植瘤模型。2周后待腫瘤體積長到約100 mm3時,將裸鼠隨機分為5組,即對照組,重樓皂苷Ⅶ低、中、高劑量組和5-氟尿嘧啶組,每組各10只。對照組:每日灌胃0.3 mL生理鹽水,持續(xù)30 d;重樓皂苷Ⅶ低、中、高劑量組:每日分別灌胃重樓皂苷Ⅶ混懸液(對應劑量為5、10、20 mg/kg)0.3 mL,持續(xù)30 d;5-氟尿嘧啶組:每日灌胃5-氟尿嘧啶混懸液(劑量為17 mg/kg)0.3 mL,持續(xù)30 d。
1.4 測量移植瘤體積與質量30 d后處死裸鼠,切取移植瘤,稱取移植瘤質量,用游標卡尺測量移植瘤長徑a(mm)和短徑b(mm),移植瘤體積=a×b2/2。
1.5 TUNEL法測定移植瘤組織細胞凋亡情況將移植瘤組織用體積分數(shù)10%中性甲醛固定,石蠟包埋切片,厚度為4μm。將石蠟切片脫蠟處理,滴加20μg/mL蛋白酶K,20~37℃作用20 min。用磷酸鹽緩沖液(PBS)洗滌3次,加入50μL TUNEL檢測液,37℃避光孵育60 min。用PBS洗滌1次,滴加0.2 mL標記反應終止液,室溫孵育10 min。用PBS洗滌3次,繼續(xù)在樣品上加50μL Streptavidin-HRP工作液,室溫孵育30 min。用PBS洗滌3次,最后滴加0.3 mL 3,3’-二氨基聯(lián)苯胺(DAB)顯色液后在熒光顯微鏡下觀測。
1.6 蛋白免疫印跡法檢測胰腺癌裸鼠移植瘤組織Caspase-3、Bax、Bcl-2蛋白表達水平取裸鼠移植瘤組織,以4℃預冷的PBS清洗3次,加入裂解液提取總蛋白,用二喹啉甲酸(BCA)試劑盒測定蛋白含量。取適量樣品進行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)分離蛋白,將蛋白轉移至聚偏氟乙烯(PVDF)膜,用體積分數(shù)5%牛血清白蛋白(BSA)4℃封閉4 h,加入一抗(分別為Caspase-3、Bax、Bcl-2抗體)孵育過夜,清洗后再加入二抗孵育1 h,最后加入發(fā)光液曝光、顯影。用ImageJ軟件分析灰度值計算目的蛋白的相對表達量,以GAPDH為內(nèi)參。
1.7 統(tǒng)計方法采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析,所有計量數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差(±s)表示。首先分析正態(tài)分布和方差齊性,符合條件的數(shù)據(jù)采用單因素方差分析或t檢驗,不符合條件的數(shù)據(jù)則采用秩和檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 重樓皂苷Ⅶ降低胰腺癌裸鼠移植瘤體積圖1結果顯示:重樓皂苷Ⅶ低、中、高劑量組和5-氟尿嘧啶組胰腺癌裸鼠移植瘤體積均顯著低于對照組(P<0.01),且重樓皂苷Ⅶ的降低作用呈劑量依賴性。
圖1 各組胰腺癌裸鼠移植瘤體積比較Figure 1 Comparison of the volume of xenografts between various groups of pancreatic cancer nude mice
2.2 重樓皂苷Ⅶ降低胰腺癌裸鼠移植瘤質量表1結果顯示,與對照組比較,重樓皂苷Ⅶ低、中、高劑量組和5-氟尿嘧啶組胰腺癌裸鼠移植瘤質量均顯著降低(P<0.01),且重樓皂苷Ⅶ的降低作用呈劑量依賴性。
表1 各組胰腺癌裸鼠移植瘤質量比較Table 1 Comparison of the mass of xenografts between various groups of pancreatic cancer nude mice(±s)
①P<0.01,與對照組比較
組別對照組重樓皂苷Ⅶ低劑量組重樓皂苷Ⅶ中劑量組重樓皂苷Ⅶ高劑量組5-氟尿嘧啶組鼠數(shù)(只)10 10 10 10 10移植瘤質量(g)0.50±0.03 0.40±0.05①0.24±0.03①0.11±0.03①0.06±0.02①
2.3 重樓皂苷Ⅶ促進胰腺癌裸鼠移植瘤組織細胞凋亡移植瘤組織TUNEL陽性表達細胞胞核呈棕色深染,結果如圖2所示。表2結果顯示,與對照組比較,重樓皂苷Ⅶ低、中、高劑量組和5-氟尿嘧啶組胰腺癌裸鼠移植瘤組織TUNEL陽性細胞比例均顯著升高(P<0.01),且重樓皂苷Ⅶ的升高作用呈劑量依賴性。
圖2 各組胰腺癌裸鼠移植瘤組織TUNEL陽性細胞分布(TUNEL染色法,×200)Figure 2 Comparison of the distribution of TUNEL positive cells in xenografts between various groups of pancreatic cancer nude mice(by TUNEL staining,×200)
表2 各組胰腺癌裸鼠移植瘤組織TUNEL陽性細胞比例比較Table 2 Comparison of proportion of TUNEL positive cells in xenografts between various groups of pancreatic cancer nude mice (±s)
表2 各組胰腺癌裸鼠移植瘤組織TUNEL陽性細胞比例比較Table 2 Comparison of proportion of TUNEL positive cells in xenografts between various groups of pancreatic cancer nude mice (±s)
①P<0.01,與對照組比較
組別對照組重樓皂苷Ⅶ低劑量組重樓皂苷Ⅶ中劑量組重樓皂苷Ⅶ高劑量組5-氟尿嘧啶組鼠數(shù)(只)10 10 10 10 10 TUNEL陽性細胞比例(%)2.1±0.3 8.8±0.9①19.5±2.3①36.1±4.2①45.3±4.8①
2.4 重樓皂苷Ⅶ上調(diào)胰腺癌裸鼠移植瘤組織Caspase-3、Bax蛋白表達,下調(diào)Bcl-2蛋白表達
表3、圖3結果顯示,與對照組比較,重樓皂苷Ⅶ低、中、高劑量組和5-氟尿嘧啶組胰腺癌裸鼠移植瘤組織Caspase-3、Bax蛋白水平均顯著升高(P<0.01),Bcl-2蛋白水平均顯著降低(P<0.01),且重樓皂苷Ⅶ對Caspase-3、Bax蛋白的升高作用或對Bcl-2蛋白的降低作用呈劑量依賴性。
圖3 各組胰腺癌裸鼠移植瘤組織Caspase-3、Bax和Bcl-2蛋白免疫印跡電泳條帶Figure 3 Comparison of Western blotting strips of caspase-3,Bax and Bcl-2 in xenografts between various groups of pancreatic cancer nude mice
表3 各組胰腺癌裸鼠移植瘤組織Caspase-3、Bax和Bcl-2蛋白表達水平比較Table 3 Comparison of the expression levels of Caspase-3,Bax and Bcl-2 proteins in xenografts between various groups of pancreatic cancer nude mice (±s)
表3 各組胰腺癌裸鼠移植瘤組織Caspase-3、Bax和Bcl-2蛋白表達水平比較Table 3 Comparison of the expression levels of Caspase-3,Bax and Bcl-2 proteins in xenografts between various groups of pancreatic cancer nude mice (±s)
①P<0.01,與對照組比較
組別對照組重樓皂苷Ⅶ低劑量組重樓皂苷Ⅶ中劑量組重樓皂苷Ⅶ高劑量組5-氟尿嘧啶組鼠數(shù)(只)10 10 10 10 10 Caspase-3/GAPDH相對表達量0.08±0.01 0.23±0.04①0.51±0.10①1.02±0.05①1.22±0.03①Bax/GAPDH相對表達量0.10±0.02 0.25±0.04①0.43±0.05①0.98±0.12①1.31±0.11①Bcl-2/GAPDH相對表達量0.86±0.09 0.55±0.07①0.45±0.05①0.22±0.03①0.10±0.02①
胰腺癌形成目前被認為是受多因素、多基因、多步驟調(diào)控,內(nèi)外因相互作用的復雜過程[11]。胰腺癌的5年生存率<5%,中位生存期不到6個月[12]。雖然,目前對胰腺癌的流行病學、發(fā)病機制和診斷治療有了更深入的了解,但各種治療方法的效果差,主要是因為胰腺解剖、生理特點的特殊性,早期發(fā)現(xiàn)和手術切除困難,化療不敏感[13]。5-氟尿嘧啶是最早用于治療胰腺癌的化療藥物,但5-氟尿嘧啶的耐藥性在臨床上廣泛存在[14]。因此,需要探尋新型有效的抗胰腺癌藥物。中藥是用于治療癌癥的最常用的補充和替代藥物之一[15-17]。中藥重樓常用于治療癌癥[18],其生物活性成分主要為多種甾體皂苷類。從中分離得到的重樓皂苷Ⅶ已被證明具有很強的抗癌活性[6-9,19]。
細胞凋亡是程序性細胞死亡的過程,在人類發(fā)育和組織穩(wěn)態(tài)中起重要作用。越來越多的證據(jù)表明細胞凋亡與癌癥的存活密切相關,已成為發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新型抗癌藥物的關鍵目標[20]。研究[21-22]發(fā)現(xiàn),通過促進細胞凋亡可抑制胰腺癌細胞的生長。本研究結果顯示,重樓皂苷Ⅶ可降低裸鼠移植瘤體積、質量,促進裸鼠移植瘤細胞凋亡,表明重樓皂苷Ⅶ對胰腺癌裸鼠移植瘤生長具有抑制作用。
細胞凋亡分為外源性凋亡途徑、內(nèi)源性凋亡途徑和內(nèi)質網(wǎng)應激途徑[23]。Caspase家族是細胞凋亡過程中的關鍵元件,可以通過與眾多蛋白因子的相互作用調(diào)控細胞凋亡,Caspase家族成員Caspase-3是細胞凋亡過程中的主要效應因子[24]。蒲鳳萍等[25]研究發(fā)現(xiàn),升高Caspase-3活性可促進胰腺癌細胞凋亡。本研究結果表明,重樓皂苷Ⅶ能上調(diào)胰腺癌裸鼠移植瘤組織Caspase-3蛋白的表達。
內(nèi)在凋亡途徑中的關鍵事件是線粒體外膜的透化,其響應于各種刺激而發(fā)生,并且受若干細胞質蛋白調(diào)節(jié),包括Bcl-2家族成員[26]??辜毎蛲龀蓡TBcl-2,可防止細胞凋亡;而促凋亡成員Bax位于線粒體外膜或細胞質,并在應激下寡聚化,促進線粒體釋放因子,從而引發(fā)細胞凋亡[27]。Zhang等[28]研究發(fā)現(xiàn),下調(diào)Bcl-2蛋白表達、上調(diào)Bax蛋白表達可促進BxPc-3人胰腺癌細胞凋亡。王云檢等[29]研究發(fā)現(xiàn),促進Bax表達、降低Bcl-2/Bax的比值可對裸鼠胰腺癌皮下移植瘤有促凋亡作用。本研究結果表明,重樓皂苷Ⅶ能上調(diào)胰腺癌裸鼠移植瘤組織Bax、下調(diào)Bcl-2蛋白表達。
綜上所述,重樓皂苷Ⅶ可有效抑制裸鼠胰腺癌移植瘤的生長,其機制可能與上調(diào)Caspase-3、Bax蛋白表達、下調(diào)Bcl-2蛋白表達、從而促進細胞凋亡有關。本研究結果展示了重樓皂苷Ⅶ治療胰腺癌的潛力,該藥值得進一步深入研究和挖掘,尤其是要針對其耐藥性監(jiān)測的問題。